本文關(guān)鍵詞：微納光散射結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠體量子點定向發(fā)光的研究　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：熒光檢測是一種廣泛的技術(shù),可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域,比如傳感、DNA測序、圖像、醫(yī)學(xué)診斷和器件。盡管目前熒光技術(shù)已經(jīng)很先進(jìn),但是仍然有他本身的局限性,溶液中的熒光物質(zhì)受激發(fā)后發(fā)出的光會分散到各個方向,導(dǎo)致熒光檢測系統(tǒng)收集到的光信號很少,降低了檢測靈敏度以及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了提高生物和醫(yī)學(xué)檢測的靈敏度,提高顯微鏡或光譜儀對光信號的捕獲成為研究的重點,而增強(qiáng)垂直于基底方向的定向發(fā)光是其中的一種方法。由于量子點具有比其他熒光物質(zhì)更獨(dú)特優(yōu)越的特性,因此,本文主要研究微納結(jié)構(gòu)提高膠體量子點定向發(fā)光(directional fluorescence emission,DFE)。采用時域有限差分法(finite difference time domain,FDTD)研究增強(qiáng)量子點DFE,通過計算結(jié)構(gòu)的場強(qiáng)分布以及結(jié)構(gòu)上方的定向發(fā)光功率,并進(jìn)行對比,分析結(jié)構(gòu)增強(qiáng)量子點DFE的效果。首先,系統(tǒng)研究了利用球形銀納米顆粒(silver nanoparticles,Ag NPs)增強(qiáng)膠體量子點DFE的原理。通過改變球形AgNPs的尺寸、數(shù)目、及其與量子點的相對位置變化,發(fā)現(xiàn)在量子點發(fā)射波長為595~625 nm的條件下,量子點處于兩個不同直徑的AgNPs中間(直徑分別為90、70 nm)且AgNPs的表面間距為20 nm時,定向發(fā)光的最大值與沒有金屬顆粒相比增強(qiáng)了70多倍,得出了球形AgNPs增強(qiáng)量子點DFE是AgNPs的Mie散射以及局域表面等離子體共振(localizad surfance plasmon resonances,LSPR)共同作用的結(jié)果,且單層、非均一金屬納米顆粒對低濃度量子點DFE的增強(qiáng)起主要作用。其次,針對上述球形銀納米顆粒結(jié)構(gòu)局域表面等離子體(localized surface plasmon,LSP)將膠體量子點發(fā)射的光局域在附近,對DFE的增強(qiáng)較弱的問題,提出一種載玻片-銀薄膜-SiO_2基底-豎直銀納米棒二聚體結(jié)構(gòu),利用銀薄膜和銀納米棒二聚體與量子點發(fā)光的耦合發(fā)射、納米棒二聚體對發(fā)光的傳導(dǎo)以及納米棒頂部光的干涉增強(qiáng)膠體量子點DFE。通過改變SiO_2厚度、銀納米棒二聚體的長度、納米棒二聚體的表面間距,發(fā)現(xiàn)對于直徑為70 nm的銀納米棒二聚體,Si O_2隔層的厚度為20 nm、銀納米棒二聚體長度為400 nm且量子點距離納米棒表面2 nm時,對發(fā)射波長為595~625 nm的量子點DFE的增強(qiáng)效果最強(qiáng),與載玻片-銀薄膜-SiO_2基底對量子點的DFE相比,提高了1022倍。最后,針對上述結(jié)構(gòu)中銀納米棒二聚體對膠體量子點發(fā)光的吸收會減弱DFE的問題,提出一種銀薄膜-SiO_2中空圓柱復(fù)合結(jié)構(gòu)增強(qiáng)膠體量子點DFE,通過改變SiO_2中空圓柱的厚度、內(nèi)徑、內(nèi)部溶液的折射率,研究了量子點遠(yuǎn)場定向發(fā)光的增強(qiáng)及量子點激發(fā)的增強(qiáng),得出了在Si O_2中空圓柱的厚度為2mm、內(nèi)半徑為3.2mm且內(nèi)部溶液的折射率較低時,可以實現(xiàn)超過100mm超遠(yuǎn)場處的DFE增強(qiáng)。
[Abstract]:Fluorescence detection is a widely used technique which can be used in many fields , such as sensing , DNA sequencing , image , medical diagnosis and device . In this paper , the effect of quantum dot dfe is studied by using finite difference time domain ( FDTD ) . The effect of the structure on the quantum dot dfe is studied by changing the field intensity distribution of the structure and the directional luminous power over the structure . Aiming at the problem that the absorption of the silver nanorod dimer in the above - described structure to the colloidal quantum dots weakens the dfe , a silver thin film - sio _ 2 hollow cylindrical composite structure - enhanced colloidal quantum dot dfe is proposed , and the enhancement of the directional light emission at the far field of the quantum dots and the enhancement of the quantum dot excitation are studied by changing the thickness , inner diameter and the refractive index of the inner solution of the hollow cylinder of the SiO2 .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O471.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1371861